Оксид индия-олова

Оксид индия-олова (англ. Indium tin oxide или сокращённо ITO) — полупроводниковый материал, прозрачен для видимого света благодаря большой ширине запрещённой зоны (около 4 eV), но способен отражать ИК излучение. Твёрдый раствор оксидов индия (III) и олова (IV) типично содержит 90 % первого и 10 % второго.

Является полупроводником n-типа с проводимостью, сравнимой с металлической, где ионы олова служат донорами электронов. В тонких слоях порядка 200 нм, нанесенный на стекло при температуре около 400 °С демонстрирует высокую прозрачность и имеет поверхностное сопротивление около 6 Ом/□.

Благодаря сочетанию высокой прозрачности и проводимости, материал используется в производстве прозрачных электродов жидкокристаллических экранов, органических светодиодов (по-английски OLED — Organic Light Emitting Diode) и сенсорных экранов (Touchscreen). Находит также применение в тонкослойных фотопреобразователях и для создания прозрачных электродов в полупроводниковых фотоприёмниках. Инфракрасные лучи ITO отражает подобно металлическому зеркалу, что даёт возможность использовать его в теплозащите. Может использоваться для создания проводящих покрытий на других материалах, что защищает от электростатических зарядов.

Оксид индия-олова наносят различными методами, в зависимости от нужной прозрачности и материала подложки. При нанесении на стекло используется метод напыления в высоком вакууме, но при этом подложка, на которую наносят прозрачные электроды, может нагреваться до 400 °С. Это неприемлемо для большинства термопластичных материалов. Также, сообщается о получении газовых сенсоров на основе ITO для детектирования газа CO с помощью плоттерной печати^[2].

Одним из наиболее распространенных методов получения тонких пленок ITO является магнетронное распыление^[3]. Свойства получаемых пленок в значительной степени зависят от технологических параметров процесса распыления, таких как давление в камере, мощность разряда и температура подложки. Также для получения ITO могут применяться методы электронно-лучевого и термического испарения, обладающие своими преимуществами и недостатками. Золь-гелевая технология представляет собой альтернативный подход к получению пленок ITO, характеризующийся относительно низкой стоимостью, однако требующий последующей термообработки для улучшения электропроводящих свойств^[4]. Для получения пленок ITO с высокой степенью контроля толщины и состава могут быть использованы методы химического осаждения из газовой фазы (CVD) и атомно-слоевого осаждения (ALD), однако данные методы требуют применения более сложного и дорогостоящего оборудования. ^[5].

Главным недостатком оксида индия-олова является его дороговизна (в связи с высоким спросом, цена индия превышала 750 долларов за килограмм), поэтому предлагались другие материалы для прозрачных электродов:

• Оксид цинка, легированный индием (ZnO-In2O3)^[6]
• Оксид алюминия-цинка (AZO)
• Оксид олова, легированный фтором (FTO)
• Оксид олова, легированный сурьмой
• Графен ^[7]
• Проводящие полимеры (в т.ч. PEDOT)
• Оксид индия, легированный фтором (IFO)
• Оксид индия, легированный цинком (IZO)
• Ванадат стронция ^[8]
• Ванадат кальция ^[8]

1. ↑ Gunar Kaune: Röntgenografische Charakterisierung von Indium-Zinn-Oxid-Dünnschichten. (PDF; 4,4 MB) Архивная копия от 14 февраля 2006 на Wayback Machine Diplomarbeit an der Technischen Universität Chemnitz, 26. September 2005.
2. ↑ Artem S. Mokrushin, Nikita A. Fisenko, Philipp Yu Gorobtsov, Tatiana L. Simonenko, Oleg V. Glumov. Pen plotter printing of ITO thin film as a highly CO sensitive component of a resistive gas sensor (англ.) // Talanta. — 2021-01-01. — Vol. 221. — P. 121455. — ISSN 0039-9140. — doi:10.1016/j.talanta.2020.121455.
3. ↑ Амосова Л. П., Исаев М. В. Магнетронное напыление прозрачных электродов ITO из металлической мишени на холодную подложку (рус.) // Журнал технической физики : журнал. — 2014. — № 84.
4. ↑ Кузнецова, С. А., Халипова, О. С., Лютова, Е. С., & Борило, Л. П. Золь-гель метод получения тонкопленочных оксидных материалов различного назначения: обзор результатов исследований на кафедре неорганической химии Томского государственного университета (рус.) // Вестник Томского государственного университета : журнал. — 2022. — doi:10.17223/24135542/27/3.
5. ↑ Комаров, Ф. Ф., Романов, И. А., Власукова, Л. А., Пархоменко, И. Н., Цивако, А. А., & Ковальчук, Н. С. Резистивное переключение в структурах ITO/SiN \_x/Si (рус.) // Журнал технической физики : журнал. — 2021. — С. 139-144. — doi:10.1134/S1063784221010126.
6. ↑ Akhmed Akhmedov, Aslan Abduev, Eldar Murliev, Abil Asvarov, Arsen Muslimov. The ZnO-In2O3 Oxide System as a Material for Low-Temperature Deposition of Transparent Electrodes (англ.) // Materials. — 2021-01. — Vol. 14, iss. 22. — P. 6859. — ISSN 1996-1944. — doi:10.3390/ma14226859. Архивировано 24 марта 2022 года.
7. ↑ Jonathan K. Wasseia et. al. Graphene, a promising transparent conductor Materials Today 13, 52 (2010) doi:10.1016/S1369-7021(10)70034-1
8. ↑ ^{1 2} Transparent metal films for smart phone, tablet and TV displays (амер. англ.). phys.org. Дата обращения: 12 июня 2019. Архивировано 21 октября 2018 года.